Преимущества и недостатки керамики АlN
Керамика из нитрида алюминия(АlN керамика) представляет собой твердое соединение, состоящее из алюминия и азота. Он обладает уникальными свойствами, которые делают его очень ценным в различных высокотехнологичных приложениях, особенно в
оптоэлектроника, полупроводники и электронная корпусировка.
Преимущества керамики АlN
1.Высокая теплопроводность АlN
Среди технической керамики керамика на основе нитрида алюминия демонстрирует одну из самых высоких теплопроводностей, обычно в диапазоне от 100 Вт/(м·К) до 200 Вт/(м·К). Это значение в 10-15 раз выше, чем у оксида алюминия (Эл₂O₃) при комнатной температуре. Благодаря своей превосходной способности рассеивать тепло керамика АlN широко используется в полупроводниковых подложках и электронных корпусах, обеспечивая эффективное управление температурой в микроэлектронных приложениях.
2.Высокое объемное удельное сопротивление
Атомы алюминия и азота в керамике АlN образуют сильную ковалентную связь, что приводит к стабильной кристаллической структуре. Эта структурная стабильность ограничивает свободное движение электронов, что приводит к высокому объемному сопротивлению, обычно около 10¹⁴ Ом·см. Благодаря превосходной электроизоляции керамика из нитрида алюминия является идеальным материалом для электронных и энергетических приложений, предлагая превосходные диэлектрические характеристики.
3.Высокая диэлектрическая прочность
По сравнению с другими распространенными изоляционными материалами, такими как кварц и традиционная керамика, керамика из нитрида алюминия имеет значительно более высокую диэлектрическую прочность на пробой. Это объясняется ее широкой запрещенной зоной и высокой прочностью поля пробоя, что делает ее превосходным материалом для высоковольтных и высокочастотных электронных устройств.
4.Низкий коэффициент теплового расширения
Керамика АlN имеет низкий коэффициент теплового расширения, приблизительно 4,6 × 10⁻⁶/°C, что обеспечивает превосходную размерную стабильность. Более того, ее коэффициент теплового расширения почти соответствует коэффициенту кремния, что делает ее идеальным выбором для прецизионно контролируемых сред, включая полупроводники, оптические устройства и высокотемпературные приложения.
Недостатки керамики АlN
1.Чувствительность к гидролизу
Одним из главных недостатков керамики АlN является ее склонность к гидролизу при воздействии воды. Связи Эл-N в нитриде алюминия относительно слабы и могут быть атакованы молекулами воды, что приводит к образованию гидроксида алюминия и газообразного аммиака. Эта реакция ставит под угрозу стабильность керамики АlN во влажной среде, что потенциально влияет на надежность электронной системы.
2.Хрупкость
Несмотря на свои превосходные тепловые и электрические свойства, керамика из нитрида алюминия имеет низкую вязкость разрушения, что делает ее подверженной сколам и трещинам при ударах или механических нагрузках.
3. Высокая стоимость
Высокая стоимость керамики из нитрида алюминия является еще одним существенным ограничением. Цена на сырье остается высокой, а его обработка сложна и требует много времени из-за высокой твердости и износостойкости материала. Эти факторы способствуют увеличению производственных затрат, ограничивая широкое применение керамики АlN.
